光学コーティング

光学コーティング

光学コーティングとは、レンズやミラーなどの光学要素に堆積された材料の薄い層であり、光学要素が光を反射および透過する方法を変更します。光学コーティングの 1 つに反射防止コーティングがあります。このコーティングは、眼鏡やカメラのレンズに一般的に使用されている、表面からの不要な反射を低減します。もう 1 つのタイプは高反射コーティングで、99.99% 以上の光を反射するミラーの製造に使用できます。特定の波長でより高い反射率を示し、より長い範囲で反射防止を示す、より複雑な光学コーティングにより、ダイクロイック薄膜フィルターの製造が可能になります。

コーティングタイプ

アルミニウム (Al)、銀 (Ag)、および金 (Au) 金属ミラーの垂直入射での反射対波長曲線

最も単純な光学コーティングは、アルミニウムなどの薄い金属層をガラス基板上に堆積させてガラス表面を形成するもので、銀メッキと呼ばれるプロセスです。使用する金属によってミラーの反射特性が決まります。アルミニウムは最も安価で最も一般的なコーティングであり、可視スペクトルで約 88% ～ 92% の反射率を実現します。より高価な銀は、遠赤外線でも 95% ～ 99% の反射率を持ちますが、青と紫外線のスペクトル領域では反射率が低くなります (<90%)。最も高価なのは金で、完全赤外線です。優れた反射率 (98% ～ 99%) を提供しますが、550 nm 未満の波長では反射率が制限されるため、独特の黄金色になります。

金属コーティングの厚さと密度を制御することにより、反射率を減らし、表面透過率を高めることができるハーフ シルバー ミラーが得られます。これらは「ワンウェイ ミラー」として使用されることがあります。

光学コーティングのもう 1 つの主要なタイプは、誘電体コーティングです (つまり、基板として異なる屈折率を持つ材料を使用します)。それらは、光学基板上に堆積された、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、およびさまざまな金属酸化物などの材料の薄層で構成されています。これらの層の正確な組成、厚さ、および数を慎重に選択することにより、コーティングの反射率と透過率を調整して、事実上あらゆる所望の特性を生み出すことができます。表面の反射係数を 0.2% 未満に抑えることができるため、反射防止 (AR) コーティングが施されます。対照的に、高反射 (HR) コーティングを使用すると、反射率を 99.99% 以上に高めることができます。反射率のレベルを特定の値に調整することもできます。たとえば、特定の波長範囲で 90% を反射し、それに当たる光の 10% を透過するミラーを作成できます。このようなミラーは、ビームスプリッターやレーザーの出力カプラーとして一般的に使用されています。あるいは、ミラーが狭帯域の波長のみを反射するようにコーティングを設計して、光学フィルタを作成することもできます。

誘電体コーティングの汎用性により、レーザー、光学顕微鏡、屈折望遠鏡、干渉計などの多くの科学光学機器や、双眼鏡、眼鏡、写真レンズなどの消費者向けデバイスで使用されています。

誘電体層は、保護層（アルミニウム上の二酸化ケイ素など）を提供するため、または金属フィルムの反射率を高めるために、金属フィルム上に適用されることがあります。金属と誘電体の組み合わせは、他の方法では製造できない高度なコーティングを作成するためにも使用されます。例として、波長、角度、および偏光に対する感度が異常に低く、高い (ただし不完全な) 反射を示す、いわゆる「完全な鏡」があります。